JP2022548648A - Clean isolation valve for reduced dead volume - Google Patents
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Abstract
ガス分配装置、処理チャンバ、およびデッドボリュームのないバルブを使用する方法について説明する。バルブは、上流端部と下流端部とをもつ第1の吸入ラインと、第1の吸入ラインに接続する下流端部をもつ第2の吸入ラインとを有する。第2の吸入ラインの下流端部にあるシール面は、第1の吸入ラインを第2の吸入ラインから分離し、第1の吸入ラインと第2の吸入ラインとの間の流体連結を防ぐ。【選択図】図5Gas distribution apparatus, process chambers, and methods of using dead-volume-free valves are described. The valve has a first suction line with an upstream end and a downstream end, and a second suction line with a downstream end that connects to the first suction line. A sealing surface at the downstream end of the second suction line separates the first suction line from the second suction line and prevents fluid communication between the first suction line and the second suction line. [Selection drawing] Fig. 5
Description
本開示の実施形態は、一般に、アイソレーションバルブに関する。特に、本開示の実施形態は、低減されたデッドボリューム(dead volume)をもつ、半導体製造のためのアイソレーションバルブに関する。 Embodiments of the present disclosure generally relate to isolation valves. In particular, embodiments of the present disclosure relate to isolation valves for semiconductor manufacturing with reduced dead volume.
様々なバルブを含むガス流路は半導体製造産業において一般的である。現在の流路構成は、プロセスガスが清浄なガスマニホルド中に逆流するのを防ぐためのパージを必要とするデッドボリュームを有する。これは、ガスライン中の気相反応を防ぐために反応ガスが採用される場合に特に重要である。反応生成物は、化学反応または目詰まりを引き起こすことによって機器に損傷を与えることがある。 Gas flow paths containing various valves are common in the semiconductor manufacturing industry. Current flow path configurations have dead volumes that require purging to prevent process gas from flowing back into the clean gas manifold. This is especially important when reactant gases are employed to prevent gas phase reactions in the gas lines. Reaction products can damage equipment by causing chemical reactions or clogging.
さらに、気相反応からプロセスライン中に残された残留物は後続のプロセスにかなりの悪影響を及ぼすことがある。残留物は、後続のガスまたはプロセス条件と反応し、不要な生成物を生成し得る。残留物はまた、プロセス空間に入り、基板上に微粒子を形成し、製造されているデバイスに損傷を与えることがある。製造機器は、かなりのダウンタイムとスループットの損失とにつながる、目詰まりしたラインとバルブとを除き、交換するために広範な保守にかけられる必要がある。 Additionally, residues left in the process line from gas phase reactions can have a significant adverse effect on subsequent processes. Residues can react with subsequent gases or process conditions to produce unwanted products. The residue can also enter the process space, form particulates on the substrate, and damage the device being manufactured. Manufacturing equipment must undergo extensive maintenance to remove and replace clogged lines and valves, leading to significant downtime and loss of throughput.
したがって、デッドボリュームを最小にしおよび/または半導体製造中の逆流を防ぐための装置および方法が必要である。 Therefore, what is needed is an apparatus and method for minimizing dead volume and/or preventing backflow during semiconductor manufacturing.
本開示の1つまたは複数の実施形態は、第1の吸入ライン(inlet line)と第2の吸入ラインとをもつバルブを備えるガス分配装置を対象とする。第1の吸入ラインは、第1の吸入ラインの長さを規定する上流端部と下流端部とを有する。第2の吸入ラインは、第2の吸入ラインの長さを規定する上流端部と下流端部とを有する。吸入ラインの下流端部は第1の吸入ラインの長さに沿って第1の吸入ラインと接続する。シール面(sealing surface)が第2の吸入ラインの下流端部にある。シール面は、第1の吸入ラインと第2の吸入ラインとの間の流体連結を防ぐために第1の吸入ラインと第2の吸入ラインとを分離するように構成される。 One or more embodiments of the present disclosure are directed to a gas distribution apparatus that includes a valve with a first inlet line and a second inlet line. The first suction line has an upstream end and a downstream end that define the length of the first suction line. The second suction line has an upstream end and a downstream end that define the length of the second suction line. The downstream end of the suction line connects with the first suction line along the length of the first suction line. A sealing surface is at the downstream end of the second suction line. The sealing surface is configured to separate the first and second suction lines to prevent fluid communication between the first and second suction lines.
本開示の追加の実施形態は、第1の吸入ラインと第2の吸入ラインとをもつバルブをもつガス分配装置を備える処理チャンバを対象とする。第1の吸入ラインは、第1の吸入ラインの長さを規定する上流端部と下流端部とを有する。第2の吸入ラインは、第2の吸入ラインの長さを規定する上流端部と下流端部とを有する。吸入ラインの下流端部は第1の吸入ラインの長さに沿って第1の吸入ラインと接続する。シール面が第2の吸入ラインの下流端部にある。シール面は、第1の吸入ラインと第2の吸入ラインとの間の流体連結を防ぐために第1の吸入ラインと第2の吸入ラインを分離するように構成される。ガス分配プレートが第1の吸入ラインの第2の端部と流体連結している。ガス分配プレートは、それを通ってガスの流れがガス分配プレートを通ることを可能にする複数の開孔をもつ前面を有する。スペーサがガス分配プレートの周りにある。スペーサは処理チャンバの上部中の開孔内にある。基板支持体が処理チャンバの内部にあり、ガス分配プレートの前面からある距離離間した支持体表面を有する。 Additional embodiments of the present disclosure are directed to a processing chamber comprising a gas distribution apparatus having a valve with a first suction line and a second suction line. The first suction line has an upstream end and a downstream end that define the length of the first suction line. The second suction line has an upstream end and a downstream end that define the length of the second suction line. The downstream end of the suction line connects with the first suction line along the length of the first suction line. A sealing surface is at the downstream end of the second suction line. The sealing surface is configured to separate the first and second suction lines to prevent fluid communication between the first and second suction lines. A gas distribution plate is in fluid communication with the second end of the first suction line. The gas distribution plate has a front face with a plurality of apertures through which gas flow is allowed to pass through the gas distribution plate. A spacer surrounds the gas distribution plate. Spacers are in openings in the top of the processing chamber. A substrate support is inside the processing chamber and has a support surface spaced a distance from the front surface of the gas distribution plate.
本開示のさらなる実施形態は、第1のガスをデッドボリュームのないバルブの第1の吸入ラインを通して処理チャンバ中に流すことを含む処理方法を対象とする。デッドボリュームのないバルブは第1の吸入ラインと第2の吸入ラインとを備える。第1の吸入ラインは、第1の吸入ラインの長さを規定する上流端部と下流端部とを有する。第2の吸入ラインは、第2の吸入ラインの長さを規定する上流端部と下流端部とを有する。吸入ラインの下流端部は第1の吸入ラインの長さに沿って第1の吸入ラインと接続する。シール面が第2の吸入ラインの下流端部にある。シール面は、第1の吸入ラインと第2の吸入ラインとの間の流体連結を防ぐために第1の吸入ラインと第2の吸入ラインとを分離するように構成される。第2のガスがデッドボリュームのないバルブの第2の吸入ラインを通して処理チャンバ中に流される。第1のガスは第2の吸入ライン中に流れない。第1のガスと第2のガスとの間を切り替えることは、バルブから残留ガスを除くパージステップを含まない。 A further embodiment of the present disclosure is directed to a processing method that includes flowing a first gas through a first intake line of a non-dead volume valve into a processing chamber. The dead volume free valve comprises a first suction line and a second suction line. The first suction line has an upstream end and a downstream end that define the length of the first suction line. The second suction line has an upstream end and a downstream end that define the length of the second suction line. The downstream end of the suction line connects with the first suction line along the length of the first suction line. A sealing surface is at the downstream end of the second suction line. The sealing surface is configured to separate the first and second suction lines to prevent fluid communication between the first and second suction lines. A second gas is flowed into the processing chamber through a second inlet line of the non-dead volume valve. The first gas does not flow into the second intake line. Switching between the first gas and the second gas does not include a purge step to remove residual gas from the valve.
上記で具陳された本開示の特徴が詳細に理解され得るように、上記で手短に要約した、本開示のより詳細な説明が、そのうちのいくつかが添付の図面に示されている実施形態を参照することによって得られ得る。しかしながら、本開示は他の等しく効果的な実施形態を認め得るので、添付の図面は、本開示の一般的な実施形態を示しているにすぎず、したがって本開示の範囲を限定すると考えられるべきではないことに留意されたい。 So that the features of the disclosure set forth above may be understood in detail, the more detailed description of the disclosure, briefly summarized above, is set forth in the embodiments, some of which are illustrated in the accompanying drawings. can be obtained by referring to However, as the disclosure is capable of other equally effective embodiments, the attached drawings show only general embodiments of the disclosure and should therefore be considered to limit the scope of the disclosure. Note that it is not
本開示のいくつかの例示的な実施形態について説明する前に、本開示は、以下の説明に記載されている構成またはプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施または実行されることが可能である。 Before describing several exemplary embodiments of the present disclosure, it is to be understood that the present disclosure is not limited to the details of construction or process steps set forth in the following description. The disclosure is capable of other embodiments and of being practiced or of being carried out in various ways.
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する際、「基板」という用語は、プロセスがそれに作用する表面または表面の一部分を指す。また、基板への言及は、文脈が別段に明示しない限り、基板の一部分のみを指すこともあることが当業者によって理解されよう。さらに、基板上に堆積することへの言及は、ベア基板と、1つまたは複数の膜またはフィーチャがその上に堆積または形成された基板の両方を意味することができる。 As used in this specification and the appended claims, the term "substrate" refers to a surface or portion of a surface upon which a process acts. It will also be appreciated by those skilled in the art that references to a substrate may refer to only a portion of the substrate unless the context clearly indicates otherwise. Further, references to depositing on a substrate can refer to both a bare substrate and a substrate having one or more films or features deposited or formed thereon.
本明細書で使用する「基板」は、任意の基板、または作製プロセス中にその上で膜処理が実行される基板上に形成された材料表面を指す。たとえば、処理がその上で実行され得る基板表面は、適用例に応じて、シリコン、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンオンインシュレータ(SOI)、炭素ドープ酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガラス、サファイア、ならびに金属、金属窒化物、金属合金、および他の導電性材料など、任意の他の材料などの材料を含む。基板は、限定はしないが、半導体ウエハを含む。基板は、基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニーリング、UV硬化、電子ビーム硬化および/または焼成するための前処理プロセスにさらされ得る。基板自体の表面上に直接膜処理することに加えて、本開示では、開示されている膜処理ステップのいずれかも、以下により詳細に開示されているように、基板上に形成された下層上で実行され得、「基板表面」という用語は、文脈が示すように、そのような下層を含むものとする。したがって、たとえば、膜/層または部分膜/層が基板表面上に堆積されている場合、新たに堆積された膜/層の露出した表面が基板表面になる。 As used herein, "substrate" refers to any substrate or material surface formed on the substrate upon which film processing is performed during the fabrication process. For example, substrate surfaces on which processing may be performed include silicon, silicon oxide, strained silicon, silicon-on-insulator (SOI), carbon-doped silicon oxide, amorphous silicon, doped silicon, germanium, gallium, depending on the application. Including materials such as arsenic, glass, sapphire, and any other material such as metals, metal nitrides, metal alloys, and other conductive materials. Substrates include, but are not limited to, semiconductor wafers. The substrate may be subjected to pretreatment processes to polish, etch, reduce, oxidize, hydroxylate, anneal, UV cure, e-beam cure and/or bake the substrate surface. In addition to direct film processing on the surface of the substrate itself, in the present disclosure any of the disclosed film processing steps may also be performed on underlying layers formed on the substrate, as disclosed in more detail below. As may be practiced, the term "substrate surface" shall include such underlying layers as the context indicates. Thus, for example, if a film/layer or partial film/layer is deposited on a substrate surface, the exposed surface of the newly deposited film/layer becomes the substrate surface.
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する際、「前駆体」、「反応物」、「反応性ガス」などの用語は、基板表面と、または基板表面上に形成された膜と反応することができる任意のガス種を指すために互換的に使用される。 As used herein and in the appended claims, the terms "precursor," "reactant," "reactive gas," and the like, refer to any gas that reacts with the substrate surface or with a film formed on the substrate surface. used interchangeably to refer to any gas species that can
本開示は、単一ウエハまたは(バッチとも呼ばれる)マルチウエハプロセスチャンバとともに使用するための基板支持体を提供する。図1および図2は本開示の1つまたは複数の実施形態による処理チャンバ100を示す。図1は、本開示の1つまたは複数の実施形態による、断面等角図として示された処理チャンバ100を示す。図2は、本開示の1つまたは複数の実施形態による処理チャンバ100を断面で示す。したがって、本開示のいくつかの実施形態は、基板支持体200を組み込んだ処理チャンバ100を対象とする。
The present disclosure provides substrate supports for use with single-wafer or multi-wafer (also called batch) process chambers. 1 and 2 show a
処理チャンバ100は、壁104と底部106とをもつハウジング102を有する。
ハウジング102は、上部プレート300とともに、処理容量とも呼ばれる内部容量109を規定する。
The
示された処理チャンバ100は複数の処理ステーション110を含む。処理ステーション110は、ハウジング102の内部容量109中に位置し、基板支持体200の回転軸211の周りに円形構成で配置される。各処理ステーション110は、前面114を有する(ガスインジェクタとも呼ばれる)ガス分配プレート112を備える。いくつかの実施形態では、ガス分配プレート112の各々の前面114は実質的に同一平面である。処理ステーション110は、処理がその中で行われることができる領域として規定される。たとえば、いくつかの実施形態では、処理ステーション110は、以下で説明するように、基板支持体200の支持体表面231と、ガス分配プレート112の前面114とによって制限された領域として規定される。示されている実施形態では、ヒーター230は、基板支持体表面として働き、基板支持体200の一部を形成する。
The
処理ステーション110は、任意の好適なプロセスを実行し、任意の好適なプロセス条件を与えるように構成され得る。使用されるガス分配プレート112のタイプは、たとえば、実行される処理のタイプおよびシャワーヘッドまたはガスインジェクタのタイプに依存する。たとえば、原子層堆積装置として動作するように構成された処理ステーション110はシャワーヘッドまたは渦タイプガスインジェクタを有し得る。一方で、プラズマステーションとして動作するように構成された処理ステーション110は、プラズマガスがウエハに向かって流れることを可能にしながらプラズマを生成するための1つまたは複数の電極および/または接地プレート構成を有し得る。図2に示された実施形態は、図面の左側(処理ステーション110a)に、図面の右側(処理ステーション110b)とは異なるタイプの処理ステーション110を有する。好適な処理ステーション110は、限定はしないが、熱処理ステーション、マイクロ波プラズマ、3電極CCP、ICP、平行プレートCCP、UV露光、レーザー処理、ポンピングチャンバ、アニーリングステーションおよび計測ステーションを含む。
図3は、本開示の1つまたは複数の実施形態による、処理ステーション110またはプロセスチャンバにおいて使用するためのガス分配アセンブリ105の分解図を示す。図3に示された実施形態は、一般的な概略であり、詳細(たとえば、ガスチャネル)を省略していることを当業者は認識するであろう。示されているガス分配アセンブリ105は、3つの構成要素、すなわち、ガス分配プレート112と、ふた180と、随意のスペーサ330とを備える。スペーサ330はポンプ/パージスペーサ、インサートまたはポンプ/パージインサートとも呼ばれる。いくつかの実施形態では、スペーサ330は真空(排気)に接続されるか、または真空(排気)と流体連結している。いくつかの実施形態では、スペーサ330は、パージガス源に接続されるか、またはパージガス源と流体連結している。
FIG. 3 shows an exploded view of
上部プレート300中の開口310は、一様にサイズ決定されるか、または異なるサイズを有し得る。異なるサイズ/形状のガス分配プレート112は、開口310からガス分配プレート112への移行に好適に成形されたポンプ/パージスペーサ330とともに使用され得る。たとえば、図示のように、ポンプ/パージスペーサ330は、側壁335をもつ上部331と底部333とを含む。上部プレート300中の開口310中に挿入されるとき、レッジ334は、開口310中に配置されるように構成される。
The
ポンプ/パージスペーサ330は、ガス分配プレート112がその中に挿入され得る開口339を含む。示されているガス分配プレート112は、ポンプ/パージスペーサ330の上部331に隣接する裏面332によって形成されたレッジと接触し得るフランジ342を有する。ガス分配プレート112の直径または幅は、ポンプ/パージスペーサ330の開口339内に嵌合することができる任意の好適なサイズであり得る。これにより、様々なタイプの(ガスインジェクタとも呼ばれる)ガス分配プレート112が上部プレート300中の同じ開口310内で使用されることが可能になる。
Pump/
図4は、本開示の1つまたは複数の実施形態による処理プラットフォーム400を示す。図4に示された実施形態は、1つの可能な構成を表すものにすぎず、本開示の範囲を限定するとして取られるべきでない。たとえば、いくつかの実施形態では、処理プラットフォーム400は、処理チャンバ100、バッファステーション420および/またはロボット430構成のうちの、図示の実施形態とは異なる数の1つまたは複数を有する。
FIG. 4 illustrates a processing platform 400 according to one or more embodiments of the disclosure. The embodiment shown in FIG. 4 represents only one possible configuration and should not be taken as limiting the scope of the present disclosure. For example, in some embodiments, processing platform 400 has a different number of one or more of processing
例示的な処理プラットフォーム400は、複数の側面411、412、413、414を有する中央トランスファーステーション410を含む。示されているトランスファーステーション410は、第1の側面411、第2の側面412、第3の側面413および第4の側面414を有する。4つの側面が示されているが、たとえば、処理プラットフォーム400の全体的構成に応じて、トランスファーステーション410に対して任意の好適な数の側面があり得ることを当業者は理解するであろう。いくつかの実施形態では、トランスファーステーション410は、3つの側面、4つの側面、5つの側面、6つの側面、7つの側面または8つの側面を有する。
The exemplary processing platform 400 includes a central transfer station 410 having
トランスファーステーション410は、その中に配置されたロボット430を有する。ロボット430は、処理中にウエハを移動することが可能な任意の好適なロボットであり得る。いくつかの実施形態では、ロボット430は第1のアーム431と第2のアーム432とを有する。第1のアーム431および第2のアーム432は他のアームとは独立して移動され得る。第1のアーム431および第2のアーム432はx-y平面内でおよび/またはz軸に沿って移動することができる。いくつかの実施形態では、ロボット430は第3のアーム(図示せず)または第4のアーム(図示せず)を含む。アームの各々は、他のアームとは独立して移動することができる。 Transfer station 410 has a robot 430 positioned therein. Robot 430 may be any suitable robot capable of moving wafers during processing. In some embodiments, robot 430 has first arm 431 and second arm 432 . First arm 431 and second arm 432 can be moved independently of the other arms. First arm 431 and second arm 432 can move in the xy plane and/or along the z-axis. In some embodiments, robot 430 includes a third arm (not shown) or a fourth arm (not shown). Each arm can move independently of the other arms.
図示された実施形態は6つの処理チャンバ100を含み、2つの処理チャンバは中央トランスファーステーション410の第2の側面412、第3の側面413および第4の側面414の各々に接続される。処理チャンバ100の各々は、異なる処理を実行するように構成され得る。
The illustrated embodiment includes six processing
処理プラットフォーム400はまた、中央トランスファーステーション410の第1の側面411に接続された1つまたは複数のバッファステーション420を含むことができる。バッファステーション420は同じまたは異なる機能を実行することができる。たとえば、バッファステーションは、処理され、元のカセットに戻されるウエハのカセットを保持し得るか、またはバッファステーションのうちの1つは、処理の後に他のバッファステーションに移動される処理されていないウエハを保持し得る。いくつかの実施形態では、バッファステーションのうちの1つまたは複数は、処理の前および/または処理の後にウエハを前処理、予熱または洗浄するように構成される。
Processing platform 400 may also include one or more buffer stations 420 connected to
処理プラットフォーム400はまた、中央トランスファーステーション410と処理チャンバ100のいずれかとの間に1つまたは複数のスリットバルブ418を含み得る。スリットバルブ418は、中央トランスファーステーション410内の環境から処理チャンバ100内の内部容量を隔離するために開閉することができる。たとえば、処理チャンバが処理中にプラズマを生成する場合、漂遊プラズマがトランスファーステーション中のロボットに損傷を与えるのを防ぐために、その処理チャンバのためのスリットバルブを閉じることが有用であり得る。
Processing platform 400 may also include one or
処理プラットフォーム400は、ウエハまたはウエハのカセットが処理プラットフォーム400にロードされることを可能にするために、ファクトリインターフェース450に接続され得る。ファクトリインターフェース450内のロボット455は、ウエハまたはカセットをバッファステーションにおよびバッファステーションから移動するために使用され得る。ウエハまたはカセットは中央トランスファーステーション410中のロボット430によって処理プラットフォーム400内で移動され得る。いくつかの実施形態では、ファクトリインターフェース450は別のクラスタツール(すなわち、別の複数チャンバ処理プラットフォーム)のトランスファーステーションである。 Processing platform 400 may be connected to factory interface 450 to allow wafers or cassettes of wafers to be loaded into processing platform 400 . A robot 455 within the factory interface 450 can be used to move wafers or cassettes to and from the buffer station. Wafers or cassettes may be moved within processing platform 400 by robot 430 in central transfer station 410 . In some embodiments, factory interface 450 is a transfer station of another cluster tool (ie, another multi-chamber processing platform).
コントローラ495が与えられ、それの動作を制御するために処理プラットフォーム400の様々な構成要素に結合され得る。コントローラ495は、処理プラットフォーム400全体を制御する単一のコントローラか、または処理プラットフォーム400の個々の部分を制御する複数のコントローラであり得る。たとえば、いくつかの実施形態の処理プラットフォーム400は、個々の処理チャンバ100、中央トランスファーステーション410、ファクトリインターフェース450および/またはロボット430のうちの1つまたは複数のための別個のコントローラを備える。
A controller 495 is provided and may be coupled to various components of processing platform 400 to control its operation. Controller 495 may be a single controller controlling the entire processing platform 400 or multiple controllers controlling individual portions of processing platform 400 . For example, the processing platform 400 of some embodiments comprises separate controllers for one or more of the
いくつかの実施形態では、処理チャンバ100は、第1の温度または第2の温度のうちの1つまたは複数を制御するように構成された、複数の実質的に同一平面の支持体表面231に接続されるコントローラ495をさらに備える。1つまたは複数の実施形態では、コントローラ495は基板支持200の移動速度を制御する(図2)。
In some embodiments, the
いくつかの実施形態では、コントローラ495は、中央処理ユニット(CPU)496と、メモリ497と、サポート回路498とを含む。コントローラ495は、処理プラットフォーム400を直接、または、特定のプロセスチャンバおよび/もしくはサポートシステム構成要素に関連付けられたコンピュータ(もしくはコントローラ)を介して制御し得る。 In some embodiments, controller 495 includes a central processing unit (CPU) 496 , memory 497 and support circuitry 498 . Controller 495 may control processing platform 400 directly or through computers (or controllers) associated with particular process chambers and/or support system components.
コントローラ495は、様々なチャンバおよびサブプロセッサを制御するために工業環境において使用され得る任意の形態の汎用コンピュータプロセッサのうちの1つであり得る。コントローラ495のメモリ497またはコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読取り専用メモリ(ROM)、フロッピーディスク、ハードディスク、光ストレージ媒体(たとえば、コンパクトディスクまたはデジタルビデオディスク)、フラッシュドライブ、または、ローカルもしくはリモートの任意の他の形態のデジタルストレージなど、容易に利用可能なメモリのうちの1つまたは複数であり得る。メモリ497は、処理プラットフォーム400のパラメータと構成要素とを制御するためにプロセッサ(CPU496)によって動作可能な命令セットを保持することができる。 Controller 495 can be one of any form of general purpose computer processor that can be used in an industrial environment to control the various chambers and sub-processors. The memory 497 or computer readable medium of the controller 495 may be random access memory (RAM), read only memory (ROM), floppy disk, hard disk, optical storage medium (eg, compact disk or digital video disk), flash drive, or local or any other form of digital storage remotely, one or more of which are readily available. Memory 497 may retain a set of instructions operable by a processor (CPU 496 ) to control parameters and components of processing platform 400 .
サポート回路498は、従来の様式でプロセッサをサポートするためにCPU496に結合される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、およびサブシステムなどを含む。1つまたは複数の処理は、プロセッサによって実行または呼び出されたとき、プロセッサに処理プラットフォーム400または個々の処理チャンバの動作を本明細書で説明する様式で制御させるソフトウェアルーチンとしてメモリ498に記憶され得る。ソフトウェアルーチンはまた、CPU496によって制御されるハードウェアから遠隔に位置する第2のCPU(図示せず)によって記憶および/または実行され得る。 Support circuitry 498 is coupled to CPU 496 for supporting the processor in a conventional manner. These circuits include cache, power supplies, clock circuits, input/output circuits, subsystems, and the like. One or more processes may be stored in memory 498 as software routines that, when executed or invoked by the processor, cause the processor to control the operation of the processing platform 400 or individual processing chambers in the manner described herein. The software routines may also be stored and/or executed by a second CPU (not shown) located remotely from the hardware controlled by CPU 496 .
本開示のいくつかのまたはすべてのプロセスおよび方法はまた、ハードウェアにおいて実行され得る。したがって、プロセスは、ソフトウェアにおいて実装され、たとえば、特定用途向け集積回路もしくは他のタイプのハードウェア実装としてハードウェアにおいて、またはソフトウェアとハードウェアとの組合せとして、コンピュータシステムを使用して実行され得る。ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されたとき、汎用コンピュータを、プロセスが実行されるようにチャンバ動作を制御する特定目的コンピュータ(コントローラ)に変換する。 Some or all of the processes and methods of this disclosure may also be implemented in hardware. As such, the processes may be implemented in software and executed using a computer system in hardware, such as an application specific integrated circuit or other type of hardware implementation, or as a combination of software and hardware. The software routines, when executed by the processor, transform a general-purpose computer into a special-purpose computer (controller) that controls chamber operations such that processes are performed.
いくつかの実施形態では、コントローラ495は、本方法を実行するための個々のプロセスまたはサブプロセスを実行するための1つまたは複数の構成を有する。コントローラ495は、本方法の機能を実行するための中間構成要素に接続され、それらを動作させるように構成され得る。たとえば、コントローラ495は、ガスバルブ、アクチュエータ、モーター、スリットバルブ、真空制御または他の構成要素のうちの1つまたは複数に接続され、それらを制御するように構成され得る。 In some embodiments, controller 495 has one or more configurations for executing individual processes or sub-processes for carrying out the method. Controller 495 may be configured to connect to and operate intermediate components for performing the functions of the method. For example, controller 495 may be connected to and configured to control one or more of gas valves, actuators, motors, slit valves, vacuum controls, or other components.
本開示の1つまたは複数の実施形態は、デッドボリュームをなくすか、または低減するためのバルブを提供する。いくつかの実施形態では、バルブはチャンバ中の交互の洗浄とプロセスガス供給を可能にする。本開示のいくつかの実施形態は、逆流を防ぐためのいかなるパージをも必要としない。いくつかの実施形態は、バルブ洗浄からのパージガス流によるガス分配プレート中の左右濃度差をなくす。 One or more embodiments of the present disclosure provide valves for eliminating or reducing dead volume. In some embodiments, the valve allows alternate cleaning and process gas supply in the chamber. Some embodiments of the present disclosure do not require any purging to prevent backflow. Some embodiments eliminate side-to-side concentration differences in the gas distribution plate due to purge gas flow from valve cleaning.
本開示のいくつかの実施形態は、基板処理チャンバ中にガスを導入するための方法および装置を対象とする。デッドボリュームは、このバルブを使用することでなくされ得る。いくつかの実施形態は、チャンバ中の交互の洗浄とプロセスガス供給を可能にする。いくつかの実施形態では、デッドボリュームを交換するための特別なパージの必要がなくされる。 Some embodiments of the present disclosure are directed to methods and apparatus for introducing gases into substrate processing chambers. Dead volume can be eliminated using this valve. Some embodiments allow alternating cleaning and process gas supply in the chamber. In some embodiments, the need for special purging to replace dead volumes is eliminated.
本開示の1つまたは複数の実施形態は、ステーション内の化学作用を抑制し、残留ガス種のクロストークを防ぐために、空間的マルチウエハプロセスツールにおける動き中にシャワーヘッドの上流の圧力を下げる。いくつかの実施形態は、ALDプロセスにおいて行われるCVDタイプ処理を最小にする。いくつかの実施形態は、空間的ツールにおける残留化学作用クロストークを防ぐ。いくつかの実施形態は、時間がかかるパージプロセスとバルブ洗浄プロセスとの必要をなくすことによってサイクル時間を改善する。いくつかの実施形態は、照射後のウエハの上方に低い圧力を作り出すことによって膜質、抵抗率、および/または共形性を改善する。 One or more embodiments of the present disclosure reduce pressure upstream of the showerhead during movement in a spatial multi-wafer process tool to suppress chemistry within the station and prevent cross-talk of residual gas species. Some embodiments minimize CVD type processing performed in the ALD process. Some embodiments prevent residual chemistry cross-talk in spatial tools. Some embodiments improve cycle time by eliminating the need for time consuming purge and valve cleaning processes. Some embodiments improve film quality, resistivity, and/or conformality by creating a low pressure above the wafer after irradiation.
図5は本開示の1つまたは複数の実施形態によるガス分配装置500を示す。当業者によって理解されるように、図示のガス分配装置は、図1~図4に関して説明した処理チャンバおよびプロセスツール中に組み込まれ得る。
FIG. 5 shows a
図5は本開示の1つまたは複数の実施形態によるバルブ510を示す。バルブ510はデッドボリュームのないバルブとも呼ばれる。バルブ510は、バルブの本体を通る第1の吸入ライン520を有する。第1の吸入ラインは、第1の吸入ライン520の長さを規定する上流端部522と下流端部524とを有する。
FIG. 5 shows
バルブ510は第2の吸入ライン530を含む。第2の吸入ライン530は、第2の吸入ライン530の長さを規定する上流端部532と下流端部534とを有する。吸入ラインの形状は変動させられ得、長さはラインの流路の中心線に沿って測定される。
第1の吸入ライン520と第2の吸入ライン530とは分岐合流部525において接続する。第2の吸入ライン530の下流端部534は分岐合流部525において第1の吸入ライン520と接続する。いくつかの実施形態の分岐合流部は第1の吸入ライン520の長さに沿って配置される。別の言い方をすれば、分岐合流部525は、第1の吸入ライン520の上流端部522からある距離に、および第1の吸入ライン520の下流端部524からある距離に位置する。分岐合流部525は、第1の入口端部522からの距離と第1の出口端部524からの距離とが同じまたは異なるように位置し得る。いくつかの実施形態では、分岐合流部525は第1の吸入ライン520の長さの約50%に位置する。いくつかの実施形態では、分岐合流部は第1の吸入ライン520の長さの25%から75%までの範囲内にある。
The
バルブ510は、第2の吸入ライン530の下流端部534に位置するシール面540を含む。シール面540は、シール面540の上流で第1の吸入ライン520と第2の吸入ライン530との間の流体連結を防ぐために、第1の吸入ライン520と第2の吸入ライン530とを分離するように構成される。別の言い方をすれば、いくつかの実施形態では、第2の吸入ライン530は、ガスの流れを下流でのみ可能にするように構成されたバルブ510を有する。シール面540は、第1の吸入ライン520と第2の吸入ライン530とを通して流されるべき化学作用に適合する任意の好適な材料から製造され得る。いくつかの実施形態では、シール面540はチェックバルブを備える。
示された実施形態では、バルブ510は、可動シール面540としてボールバルブを有する。不十分な流れが第2の吸入ライン530を通るとき、シール面は、ガスが第2の吸入ライン530中に逆流することができず、ガスが第2の吸入ライン530から第1の吸入ライン520中に漏れることができないように、第2の吸入ライン530の下流端部534をカバーするシール位置にある。シール位置にあるシール面540をもつバルブ510が図5および図5Aに示されている。このようにして使用する際、「十分な流れ差分」という用語は、第1の吸入ライン520中のガス流528によってシール面540に加えられる力と、第2の吸入ライン530中のガス流538によってシール面540に加えられる力との間の差を指す。いくつかの実施形態では、シール面540をシール位置に移動するのに十分な流れ差分は、第1の吸入ライン520中のガス流528によって加えられる力が、第2の吸入ライン530中のガス流538によって加えられる力よりも、しきい値だけ大きいことを意味する。いくつかの実施形態のしきい値は、シール面540を開位置からシール位置に移動するために必要とされる力に対する、シール面540をシール位置から開位置に移動するために必要とされる力に少なくとも部分的に基づく。たとえば、いくつかの実施形態のしきい値は、バルブ510を閉じるまたはシールするために必要とされる力が、バルブを開いて第2の吸入ライン530中のガス流538がシール面540を超えて流れることを可能にするために必要とされる力よりも小さい場合、変動し、またはその逆の場合も同様である。
In the illustrated embodiment,
図5Bは、開位置におけるシール面540をもつバルブ510を示す。第1の吸入ライン520と第2の吸入ライン530との間に十分な流れ差分があるとき、シール面540は、第2の吸入ライン530の下流端部534から分岐合流部525中に入り、第1の吸入ライン520の下流端部524から出る流体連結が起こることを可能にするように移動する。いくつかの実施形態では、(図5Aに示された)シール位置と(図5Bに示された)開位置との間のシール面540の動きにより、バルブ510内に閉じ込められたガスがバルブ510から押し出されて第1の吸入ライン520中に入る。
FIG. 5B shows
いくつかの実施形態では、シール面540は、第2の吸入ライン530中の流れによって加えられる力がしきい値よりも大きいときに開位置に移動するように構成される。いくつかの実施形態のしきい値は、シール面540上に第1の吸入ライン520中の流れよりも少ない力を生じ、シール面540を開位置に移動する。
In some embodiments, sealing
いくつかの実施形態のシール面540は、第2の吸入ライン530を通る流体の動きが分岐合流部525において第1の吸入ライン520に入ることを可能にする。いくつかの実施形態では、シール面540は、第1の吸入ライン520からの流体が第2の吸入ライン530の下流端部534に入ることを防ぐ。
The sealing
いくつかの実施形態では、ガスが第2の吸入ライン530を通って流れるとき、シール面540は開位置に移動する。いくつかの実施形態では、第2の吸入ライン530中のガス流および/または圧力は、シール面540を移動するための所定の圧力および/または流量を超える。いくつかの実施形態では、シール面540は、第2の吸入ライン530中にガス流がないとき、または第2の吸入ライン530中の圧力が所定のしきい値を下回ったときに、(図5に示された)閉位置に移動する。いくつかの実施形態では、シール面540を開く/閉じるためのしきい値は第2の吸入ライン530と第1の吸入ライン520との間の差圧に基づく。いくつかの実施形態では、シール面を開くためのしきい値は、シール面を閉じるためのしきい値とは異なる。
In some embodiments, when gas flows through
いくつかの実施形態では、バルブ510中にデッドボリュームがない。デッドボリュームは、ガスが渦を形成し、詰まり、それにより、流れが停止された後に、そのガス種の一部が残留し、次のガス流に追加され得る空間である。
In some embodiments, there is no dead volume in
図5には2つの吸入ラインが示されているが、3つ以上の吸入ラインが本開示の範囲内であることを当業者は認識するであろう。たとえば、バルブは、第2の分岐合流部(図示せず)において第1の吸入ライン520または第2の吸入ライン530に接続する第3の吸入ライン(図示せず)を有することができる。いくつかの実施形態では、第3の吸入ラインは第2の吸入ライン530と同じ分岐合流部525において第1の吸入ライン520に接続する。いくつかの実施形態では、第3の吸入ラインはパージラインとして構成される。
Although two suction lines are shown in FIG. 5, those skilled in the art will recognize that three or more suction lines are within the scope of the present disclosure. For example, the valve can have a third suction line (not shown) that connects to the
ガス分配装置500のいくつかの実施形態はガス分配アセンブリ105を含む。示されている実施形態は、ガス分配プレート112を装置500の一部として示す。いくつかの実施形態では、ガス分配プレート112は第2の端部524および第1の吸入ライン520と流体連結している。いくつかの実施形態では、ガス分配プレート112はシャワーヘッドを含む。
Some embodiments of
図5は、随意の遠隔プラズマ源550を含む実施形態を示す。いくつかの実施形態の遠隔プラズマ源(RPS)550は第1の吸入ライン520の下流端部524とガス分配プレート112との間に配置される。遠隔プラズマ源550は、当業者に知られている任意の好適なプラズマ源であり得る。好適な供給源は、限定はしないが、容量結合プラズマ(CCP)源、誘導結合プラズマ(ICP)源、マイクロ波プラズマ源を含む。
FIG. 5 shows an embodiment including an optional
いくつかの実施形態では、第1の吸入ライン520の下流端部524とガス分配プレート112との間に(図4に示された)ガスマニホルド560がある。いくつかの実施形態では、ガスマニホルドは、バルブ510から出るガス流を複数のプロセスチャンバまたは処理ステーションに分離する。いくつかの実施形態では、第1の吸入ライン520の下流端部524と遠隔プラズマ源550との間にガスマニホルド560がある。
In some embodiments, there is a gas manifold 560 (shown in FIG. 4) between the
本明細書全体にわたる「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「1つまたは複数の実施形態」または「実施形態」への言及は、実施形態に関して説明した特定の特徴、構造、材料、または特性が本開示の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる様々な場所における「1つまたは複数の実施形態では」、「いくつかの実施形態では」、「一実施形態では」または「実施形態では」などのフレーズの出現は必ずしも本開示の同じ実施形態を指すとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、材料、または特性は1つまたは複数の実施形態において任意の好適な様式で組み合わせられ得る。 References to "one embodiment," "some embodiments," "one or more embodiments," or "embodiments" throughout this specification may refer to the specific features, structures, materials described with respect to the embodiments. , or that the feature is included in at least one embodiment of the present disclosure. Thus, the appearance of phrases such as "in one or more embodiments," "in some embodiments," "in one embodiment," or "in an embodiment" in various places throughout this specification are not necessarily They do not necessarily refer to the same embodiment of the disclosure. Moreover, the particular features, structures, materials, or properties may be combined in any suitable manner in one or more embodiments.
本明細書の開示について特定の実施形態に関して説明したが、説明された実施形態は本開示の原理および適用例を示すものにすぎないことを当業者は理解するであろう。本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本開示の方法および装置に対して様々な改変および変形が行われ得ることが当業者に明らかになろう。したがって、本開示は添付の特許請求の範囲内の改変および変形ならびにそれらの均等物を含むことができる。 Although the disclosure herein has been described with respect to particular embodiments, those skilled in the art will appreciate that the described embodiments are merely illustrative of the principles and applications of the disclosure. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the disclosed method and apparatus without departing from the spirit and scope of the disclosure. Thus, this disclosure may include modifications and variations that come within the scope of the appended claims and their equivalents.
Claims (20)
第2の吸入ラインであって、前記第2の吸入ラインの長さを規定する上流端部と下流端部とを有し、前記吸入ラインの前記下流端部が前記第1の吸入ラインの前記長さに沿って前記第1の吸入ラインと接続する、第2の吸入ラインと、
前記第2の吸入ラインの前記下流端部にあるシール面であって、前記第1の吸入ラインと前記第2の吸入ラインとの間の流体連結を防ぐために前記第1の吸入ラインと前記第2の吸入ラインとを分離するように構成された、シール面と
を有するバルブを備える、ガス分配装置。 a first suction line having an upstream end and a downstream end defining a length of said first suction line;
A second suction line having an upstream end and a downstream end defining a length of said second suction line, said downstream end of said suction line being said a second inhalation line connecting with the first inhalation line along its length;
A sealing surface at the downstream end of the second suction line, the sealing surface between the first suction line and the second suction line to prevent fluid communication between the first suction line and the second suction line. A gas distribution device comprising a valve having a sealing surface configured to separate two suction lines.
バルブを有するガス分配装置を備え、前記バルブが、
第1の吸入ラインであって、前記第1の吸入ラインの長さを規定する上流端部と下流端部とを有する、第1の吸入ラインと、
第2の吸入ラインであって、前記第2の吸入ラインの長さを規定する上流端部と下流端部とを有し、前記吸入ラインの前記下流端部が前記第1の吸入ラインの前記長さに沿って前記第1の吸入ラインと接続する、第2の吸入ラインと、
前記第2の吸入ラインの前記下流端部にあるシール面であって、前記第1の吸入ラインと前記第2の吸入ラインとの間の流体連結を防ぐために前記第1の吸入ラインと前記第2の吸入ラインとを分離するように構成された、シール面と
を備え、前記処理チャンバがさらに、
前記第1の吸入ラインの前記第2の端部と流体連結しているガス分配プレートであって、複数の開孔をもつ前面を有し、前記複数の開孔を通ってガスの流れが前記ガス分配プレートを通ることが可能になる、ガス分配プレートと、
前記ガス分配プレートの周りにあるスペーサであって、前記処理チャンバの上部の開口内にある、スペーサと、
前記処理チャンバの内部にある基板支持体であって、前記ガス分配プレートの前記前面からある距離離間した支持体表面を有する、基板支持体と
を備える、処理チャンバ。 a processing chamber,
a gas distribution device having a valve, the valve comprising:
a first suction line having an upstream end and a downstream end defining a length of said first suction line;
A second suction line having an upstream end and a downstream end defining a length of said second suction line, said downstream end of said suction line being said a second inhalation line connecting with the first inhalation line along its length;
A sealing surface at the downstream end of the second suction line, the sealing surface between the first suction line and the second suction line to prevent fluid communication between the first suction line and the second suction line. a sealing surface configured to separate two suction lines, the processing chamber further comprising:
A gas distribution plate in fluid communication with said second end of said first suction line and having a front surface with a plurality of apertures through which said flow of gas is directed. a gas distribution plate allowing passage through the gas distribution plate;
a spacer around the gas distribution plate, the spacer in an opening at the top of the processing chamber;
a substrate support inside the processing chamber, the substrate support having a support surface spaced a distance from the front surface of the gas distribution plate.
デッドボリュームのないバルブの第1の吸入ラインを通して処理チャンバ中に第1のガスを流すことを含み、前記デッドボリュームのないバルブが、
前記第1の吸入ラインの長さを規定する上流端部と下流端部とを有する前記第1の吸入ラインと、
第2の吸入ラインであって、前記第2の吸入ラインの長さを規定する上流端部と下流端部とを有し、前記吸入ラインの前記下流端部が前記第1の吸入ラインの前記長さに沿って前記第1の吸入ラインと接続する、第2の吸入ラインと、
前記第2の吸入ラインの前記下流端部にあるシール面であって、前記第1の吸入ラインと前記第2の吸入ラインとの間の流体連結を防ぐために前記第1の吸入ラインと前記第2の吸入ラインとを分離するように構成された、シール面と
を備え、前記処理方法がさらに、
前記デッドボリュームのないバルブの前記第2の吸入ラインを通して前記処理チャンバ中に第2のガスを流すことを含み、
前記第1のガスが前記第2の吸入ライン中に流れず、前記第1のガスと前記第2のガスとを切り替えることが、前記バルブから残留ガスを除くパージステップを含まない、処理方法。 A processing method comprising:
flowing a first gas into a processing chamber through a first intake line of the dead volume free valve, the dead volume free valve comprising:
said first suction line having an upstream end and a downstream end defining a length of said first suction line;
A second suction line having an upstream end and a downstream end defining a length of said second suction line, said downstream end of said suction line being said a second inhalation line connecting with the first inhalation line along its length;
A sealing surface at the downstream end of the second suction line, the sealing surface between the first suction line and the second suction line to prevent fluid communication between the first suction line and the second suction line. a sealing surface configured to separate the two suction lines, the method further comprising:
flowing a second gas into the processing chamber through the second inlet line of the dead volume-free valve;
The method of treatment wherein the first gas does not flow into the second intake line and switching between the first gas and the second gas does not include a purge step to remove residual gas from the valve.
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